El margen de maniobra es la cantidad de movimiento de deriva a sotavento de un objeto que flota en el agua causado por la componente del vector del viento que es perpendicular al movimiento hacia adelante del objeto. [1] El Suplemento Nacional de Búsqueda y Salvamento del Manual Internacional de Búsqueda y Salvamento Aeronáutico y Marítimo define el margen de maniobra como "el movimiento de un objeto de búsqueda a través del agua causado por los vientos que soplan contra superficies expuestas". [2] Sin embargo, el movimiento total resultante de un objeto se compone de la deriva y el movimiento de la capa superior del océano causado por las corrientes superficiales, las corrientes de marea y las corrientes oceánicas . [3] Los objetos con una mayor exposición a cada elemento experimentarán más deriva y movimiento general a través del agua que aquellos con menos exposición.
Un navegante o piloto de una embarcación debe ajustar el rumbo ordenado para compensar la deriva del abatimiento y, más importante, el ajuste y la deriva , un término amplio para la deriva que incluye el error de gobierno de la embarcación. [1] No realizar estos ajustes durante un viaje producirá malos resultados de navegación. [3] American Practical Navigator de Bowditch (1995) ofrece una guía completa y gratuita sobre los principios de navegación.
Un objeto puede clasificarse como un objeto activo, como un barco que navega por una vía fluvial, o un objeto pasivo, como una balsa salvavidas, escombros a la deriva o una persona en el agua (PIW) (Figura 3). Un objeto pasivo experimentará el mayor margen de deriva y es esta deriva la que es de suma importancia para quienes participan en la búsqueda y rescate (SAR) en vías navegables interiores y océanos abiertos.
Los elementos más importantes de la búsqueda y rescate son evaluar con precisión la última posición conocida de un objeto de búsqueda y predecir con precisión su posición futura dadas las condiciones ambientales retrospectivas, actuales y pronosticadas. Debido a que el objeto de búsqueda está ubicado dentro de dos capas límite dinámicas con una alta cizalladura vertical en los perfiles de velocidad del viento y la corriente, Fitzgerald et al. (1993) propusieron una definición operativa de margen de maniobra que ayudó a estandarizar los niveles de referencia atmosféricos y oceánicos:
El margen de maniobra es el vector de velocidad del objeto SAR en relación con la dirección a favor del viento en el objeto de búsqueda a medida que se mueve en relación con la corriente superficial medida entre 0,3 m y 1,0 m de profundidad causada por los vientos (ajustados a una altura de referencia de 10 m) y las olas. " [5]
Esta definición tiene limitaciones, ya que no aborda la asimetría de los objetos de búsqueda no estándar. Por ejemplo, las embarcaciones de gran calado y/o las embarcaciones inundadas superan la profundidad de referencia de 1,0 m y se ven más afectadas por las corrientes, mientras que los kayaks de mar y/o las tablas de surf tienen un francobordo muy pequeño y se ven más afectados por las corrientes impulsadas por el viento. [4]
El viento, las corrientes y las olas constituyen el equilibrio de fuerzas de cualquier objeto a la deriva. Una información suficiente de estas fuerzas, así como de la forma del objeto a la deriva, debería producir la deriva resultante correcta del objeto. Richardson (1997) y Breivik y Allen (2008) [6] observaron que existen componentes aerodinámicos e hidrodinámicos de sustentación y arrastre del viento y la corriente en las partes del objeto expuestas al aire y a la corriente. [6] [7] Las figuras 1 y 2 muestran los diversos componentes del margen de maniobra. El componente más importante de la deriva del margen de maniobra es el componente a favor del viento, que es comparable a la resistencia hidrodinámica y aerodinámica. Es fundamental incluir el componente de deriva que es perpendicular al componente a favor del viento llamado componente de viento cruzado de deriva de abatimiento, que es comparable a la sustentación hidrodinámica y aerodinámica. [6] El componente de viento cruzado hace que el objeto a la deriva se desvíe de la dirección recta a favor del viento. La divergencia del margen de maniobra depende tanto del objeto de búsqueda como del entorno. Además, la orientación inicial del objeto en relación con el viento cambiará la trayectoria del objeto. Se desconoce si el objeto de búsqueda divergirá hacia la derecha o hacia la izquierda de la dirección a favor del viento, por lo que el rango de valores de divergencia de abatimiento es importante para determinar la trayectoria real. [3]
Hay dos métodos para medir el margen de maniobra de los objetos de búsqueda a la deriva: indirecto y directo. Todos los estudios realizados antes de 1993, a excepción de dos, emplearon el método indirecto (Breivik et al., 2011). [8]
El método indirecto estima el margen de maniobra restando un vector de corriente marina del vector de desplazamiento total para estimar el vector de margen. Este método estuvo plagado de errores en la recopilación de datos, desde errores de deslizamiento en las boyas a la deriva hasta errores de navegación al determinar la posición de las boyas. La mayoría de las veces, los derivadores que se utilizaron para medir la corriente no estaban ubicados en la misma posición que el objeto a la deriva. Además, los vientos se determinaron mediante lecturas de anemómetros, que tendían a sobreestimar la velocidad del viento en el nivel de referencia de 10 metros. La combinación de errores hizo que este método fuera menos preciso que el método directo. [4] Allen y Plourde (1999) enumeraron diecisiete estudios que utilizaron el método indirecto para obtener margen de maniobra.
El método directo mide el movimiento relativo del objetivo a través del agua conectando un molinete directamente al objetivo de deriva de margen. El primer estudio de margen de maniobra que utilizó el método directo fue realizado por Suzuki y Sato (1977). Dejaron que una caña de bambú de 3,9 m se alejara del barco a una longitud prescrita, midieron la dirección de la deriva y el tiempo que tardaba la línea en desplegarse, y compararon estas variables con la velocidad del viento del barco. [4] Fitzgerald y cols. (1993) fueron los primeros en emplear el método directo utilizando objetivos de margen de maniobra equipados de forma autónoma frente a la costa de Terranova, lo que eliminó muchos de los errores asociados con el método indirecto y produjo un registro continuo del margen de maniobra del objeto de búsqueda en diversas condiciones oceánicas. [5] Muchos de los estudios enumerados en Allen y Plourde (1999) utilizaron medidores de corriente electromagnética S4 producidos por InterOceans System, Inc. Otros medidores de corriente incluyen el medidor de corriente Aanderaa (DCS 3500), que utilizó técnicas Doppler para detectar remotamente las corrientes y Correntímetro acústico Argtonaut XR de Sontek Corporation. Allen y Plourde (1999) enumeraron ocho estudios de margen de maniobra del método directo realizados entre 1977 y 1999.
En total, se estudiaron noventa y cinco tipos de objetivos de margen de maniobra durante veinticinco estudios de campo diferentes que incluyeron cuarenta tipos de balsas salvavidas, catorce embarcaciones pequeñas y diez barcos pesqueros. Otros objetivos incluyen PIW, tablas de surf, veleros, cápsulas salvavidas, balsas caseras, restos de barcos pesqueros y desechos médicos y de aguas residuales. [4] La Figura 3 muestra cuatro objetos de búsqueda diferentes. Una lista completa de objetos de margen se encuentra en Allen y Plourde (1999) y Allen (2005).
Modelar la divergencia del margen de maniobra es un problema desafiante, pero en el que las agencias de búsqueda y rescate están muy interesadas. Los modelos de primera y segunda generación utilizaron métodos analíticos para modelar la divergencia del margen de maniobra. Modelaron la divergencia del margen de maniobra únicamente en términos del ángulo de margen debido a su incapacidad para resolver procesos físicos complejos. Sin embargo, los modelos estadísticos tienen la capacidad de resolver el margen de maniobra en términos de los componentes de viento cruzado y a favor del viento. Por lo tanto, para lograr una solución más completa de margen de maniobra en modelos estadísticos, es importante encontrar el rango de componentes de margen de maniobra a favor del viento y viento cruzado por separado en función de la velocidad del viento. [3] Un estudio realizado por Allen (2005) utilizó análisis de regresión lineal restringida y no restringida para determinar el coeficiente de viento a favor y de lado a partir de la velocidad de abatimiento y los ángulos de divergencia obtenidos en Allen y Plourde (1999) para todos los objetos de abatimiento de búsqueda y rescate relevantes. Su metodología, así como una lista detallada de coeficientes para cada objeto de margen, se pueden encontrar en Allen (2005). [3] Sus esfuerzos resultantes se han incluido en la última generación de modelos de búsqueda y rescate basados en conjuntos empleados por la Guardia Costera de EE. UU. y los Centros Conjuntos de Coordinación de Rescate de Noruega (JRCC).
El Sistema de Planificación Óptima de Búsqueda y Rescate (SAROPS) y el modelo SAR noruego calculan la trayectoria neta de los objetos de búsqueda y proporcionan un área de densidad de probabilidad basada en los métodos de Monte Carlo . [6] El éxito del modelo de trayectoria estocástica depende de la calidad y resolución del forzamiento ambiental y de los cálculos precisos del margen de maniobra para el objeto a la deriva.
![Figura 1. Relación entre la dirección relativa del viento (RWD) y el ángulo de abatimiento.[4]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Leeway_Angle.jpg/1280px-Leeway_Angle.jpg)
![Figura 2. Relación entre la velocidad y el ángulo del margen de maniobra y los componentes del margen de maniobra a sotavento y viento cruzado.[4]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/5/56/Leeway_Components.jpg/1280px-Leeway_Components.jpg)
![Figura 3. Casco en V de 5,5 metros, esquife abierto, balsa salvavidas Tulmar para 4 personas, balsa salvavidas Beaufort para 20 personas y caja de muelle de 1 metro cúbico.[3]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/a/af/SAR_Objects.jpg/1280px-SAR_Objects.jpg)
